Конструкция ядерных боеприпасов

Конструкция ядерных боеприпасов

Созданная в "Арзамасе-16" Сахаровым и коллегами (В.Б. Адамский, Ю.Н. Бабаев, Ю.Н. Смирнов, Ю.А. Трутнев) самая мощная в истории человечества (50-Мегатонная, оценочно это 25% от энергии, выделившейся при извержении вулкана Крокатау в 1883 г.) водородная бомба была взорвана над "Новой Землёй" 30 октября 1961 г. Её разные названия: "Царь бомба", "Большой Иван", "Кузькина мать" (цитируя Н.С. Хрущёва). Длина конструкции — 8 метров, ширина — 2,1 м., вес — 27 тонн. Наглядное представление о мощности этих устройств дают параметры другого взрыва 15 января 1965 г. — первого в истории использования водородной бомбы в мирных целях для создания в Казахстане искусственного озера Чаган. Мощность этой бомбы 140 кт (в 350 раз меньше, чем "Большого Ивана"), взорвана она была в скважине на глубине 175 метров, при этом в результате взрыва 10,3 млн. тонн грунта были выброшены на высоту 950 метров, и образовалась воронка диаметром до 500 м и глубиной 90 м.; этот термоядерный заряд внешне представлял собой контейнер диаметром 86 сантиметров и длиной 3 метра (ru.wikipedia.org/wiki/Проект_"Чаган"). Взрыв был произведён под землёй, т.к. в это время уже действовал инициированный Сахаровым Договор о запрете ядерных испытаний в трёх средах 1963 года. А в 1996 г. был заключён договор о запрете и подземных испытаний. Тем не менее, развитие ядерного оружия продолжается. О России по причине секретности в этом плане мало что известно; в США в 2007 году была запущена многомиллиардная программа создания нового поколения термоядерных бомб (вместо испытаний используются расчёты на суперкомпьютерах).

Эти бомбы потенциально неограниченной мощности моделируют процессы, происходящие в недрах Солнца и других звёзд — из-за чего они горячие и светятся. Первая такая сверхбомба, заряд РДС-37, была испытана в СССР 22 ноября 1955 г. Создана она на основе т.н., по терминологии Сахарова, "Третьей идеи" (в США — идея Улама-Теллера). Суть идеи в двухступенчатой конструкции и в использовании электромагнитного излучения атомной бомбы, служащей запалом, для обжатия дейтериево-тритиевого "рабочего ядра" водородной бомбы. Давления в миллионы атмосфер и температуры миллионы градусов достигаются с использованием, образно говоря, давления света, впервые экспериментально измеренного в 1899 г. Петром Николаевичем Лебедевым, именем которого назван ФИАН, где Сахаров проработал много лет. Идея, на первый взгляд, лежит на поверхности. Но, как говорилось, "нереализованная идея — ещё не идея". Действительно, представим себе, что должно произойти с контейнером, в котором взорвана атомная бомба (первая ступень). Да он мгновенно разлетится, испарится. Так вот это "мгновенно" должно быть существенно дольше, чем время, за которое излучение этого взрыва распространится со скоростью света внутри конструкции и, отразившись от стенок, так сожмёт водородное ядро, что начнётся термоядерный синтез с гораздо большим выделением энергии. Тут без точных теоретических расчётов сделать ничего нельзя, решают не секунды, а миллиардные их доли — что раньше: конструкция будет уничтожена взрывом первой ступени или успеет сработать вторая ступень?

В связи с этими расчётами очень интересен эпизод, наглядно показывающий особый способ мышления Сахарова, о котором незадолго до своей смерти в 1987 году Я.Б. Зельдович рассказал сотруднику Теоретического отдела ФИАНа И.М. Дрёмину. Однажды в процессе конструирования сверхбомбы (1954—1955 гг.) возникла необходимость получить некую критически важную цифру. А поскольку правительственные сроки были жёсткие, то Институту была поставлена задача сделать это в течение месяца. Задание было выдано двум теоретическим группам (Зельдовича и Сахарова) и двум экспериментальным группам. Каждая группа работала, не зная о том, что параллельно ту же работу выполняют три других коллектива. О существовании четырёх групп знал только Я.Б. Зельдович, который, естественно, никому ничего не говорил. Зельдович рассказал Дрёмину, что его теоретическая группа в течение месяца провела многочисленные расчёты, но так и не смогла придти к какому-либо определённому результату. По прошествии месяца он пришёл к Сахарову и спросил о его результате. Андрей Дмитриевич сказал, что он сам кое-что прикинул и оценил ожидаемую цифру. Тогда Зельдович попросил его написать этот результат на доске и закрыл его ладонью. После чего пригласил в комнату руководителя одной из экспериментальных групп и попросил написать рядом их результат. И тоже закрыл его другой рукой. Потом вторая экспериментальная группа написала рядом их результат, после чего Зельдович убрал с доски руки. Оказалось, что все три цифры совпали. Каким образом Сахаров угадал правильный результат остается загадкой. И это не единственный случай такого рода. Вероятно, именно поэтому Я.Б. Зельдович говорил: "Мой мозг — это компьютер, который работает в 10 раз лучше мозга обычного человека. Мозг Сахарова невозможно классифицировать, он иначе устроен".

Давние события создания сверхмощного термоядерного оружия, активно обсуждаются сегодня в плане предположения, что "Третья идея" Сахарова и его коллег была в 1954 году "заимствована" в США с помощью разведки. Эту мысль высказали в своих исторических исследованиях российские учёные-ядерщики Л.П. Феоктистов и Г.А. Гончаров, вслед за ними её повторил сотрудник Э. Теллера Том Рид. Однако утверждения эти носят явно антинаучный характер. Дискуссия о роли разведданных в создании советской водородной бомбы не утихает уже ряд лет.[19] Суммарный, ни у кого, насколько мне известно, не вызывающий возражений вывод из всего массива публикуемой информации, состоит в том, что руководство СССР, хотя знало о гигантской, не достигнутой в СССР, мощности первого американского термоядерного устройства "Майк" (испытано 1 ноября 1952 г.) и последующей серии Castle (от "Bravo", испытано 1 марта 1954 г., мощность этого заряда в 40 раз превзошла мощность советской "слойки" 1953 года, до "Nectar" — 14 мая 1954 г.), но не получало разведданных о применении американцами принципиально новой, открытой в 1951 г., идеи Улама-Теллера в конструкциях этих зарядов. Именно по причине отсутствия соответствующей развединформации выдвинутое весной 1954 г. теоретиками "Арзамаса-16" предложение переключиться на разработку "Третьей идеи" было первоначально воспринято, как авантюра и встретило жёсткую оппозицию руководителей министерства, о чём пишет А.Д. Сахаров в своих "Воспоминаниях".[20] И руководство можно понять: направление работ по совершенствованию первой советской водородной бомбы — "Слойки" А.Д. Сахарова и В.Л. Гинзбурга, испытанной 12 августа 1953 г., было утверждено Постановлением Правительства ноября 1953 г. (кстати, изданном по докладной записке Сахарова — см. "Воспоминания", цит. соч. Часть I, Глава 11); а тут учёные явочным порядком вздумали корректировать Правительство. Очевидно, что если бы руководство обладало необходимыми разведданными, то оно само настаивало бы на разработке "Третьей идеи". Но было всё наоборот, а И.В. Курчатов даже получил летом 1954 г. выговор по партийной линии за самоуправство (он поддерживал учёных в этих баталиях с начальством; позже выговор был снят).

Так что идея использования двухступенчатой конструкции с применением радиационного обжатия родилась независимо в США и в СССР. Но советским учёным было проще её разрабатывать, поскольку у них в запасе уже была "Слойка-Лидочка" Сахарова-Гинзбурга (ласковое "Лидочка", поскольку В.Л. Гинзбург предложил использовать в качестве рабочего ядра водородной бомбы смесь лития и дейтерия — Li-D), которая и была использована в качестве второй ступени в двухступенчатой конструкции потенциально неограниченной мощности. У американцев водородной бомбы типа "Слойка" не было никогда, поэтому их путь от атомного к термоядерному оружию оказался сложнее и занял больше времени.